淺談高速鐵路無砟軌道精調施工

肖建富，馮江明

(中鐵八局，四川成都610036)

高速鐵路無砟軌道的靜態(tài)檢驗(精調作業(yè))和動態(tài)檢驗是高速無砟鐵路開通前最后一道關鍵工序，是非常重要的一個環(huán)節(jié)，高速鐵路無砟軌道精調作業(yè)的效果直接影響到高速列車運行的平穩(wěn)性和舒適度。

1 軌道靜態(tài)調整

軌道靜態(tài)調整是在線路聯(lián)調聯(lián)試之前，根據(jù)軌道靜態(tài)測量數(shù)據(jù)對軌道進行全面、系統(tǒng)的調整。

1.1 軌道靜態(tài)施工

1.1.1 軌道靜態(tài)精調的時間

軌道精調應在應力放散、鎖定形成無縫線路、焊接接頭打磨完成后開始。

1.1.2 軌道精調前的準備

(1)軌道精調儀器、機具的準備與校核。包括:測量儀器(全站儀、軌道幾何狀態(tài)檢測儀、棱鏡)、道尺、30 m弦線、塞尺、電動扭矩扳手等。

(2)CPⅢ控制網的復測。對標段內CPⅢ控制網進行拉通復測，經監(jiān)理工程師確認CPⅢ成果是最終的平差成果后方可使用。

(3)線路設計平縱斷面資料核對。重點復核軌面高程、中線、坡度、豎曲線、平面曲線、超高等關鍵參數(shù)，確認無誤后輸入軌道幾何狀態(tài)檢測儀中，并檢查軌道幾何狀態(tài)檢測儀生成的參數(shù)是否有計算錯誤。

(4)扣件安裝檢查。包括:安裝的正確性、扭矩是否達到標準，軌下墊板安裝正確性。

(5)鋼軌檢查。鋼軌應無污染、無低塌、無掉塊、無硬彎，焊頭平直度符合標準要求。

(6)墊板調整準備。

1.1.3 軌道靜態(tài)數(shù)據(jù)的采集

(1)測量時將全站儀架設在軌道中心線上，以減小測距誤差對軌道橫向偏移的影響。在設站過程中，保證全站儀離最近的控制點之間的距離不應小于15 m，并且全站儀在測量的過程中不能受干擾。當全站儀受到外界干擾，需根據(jù)實際情況決定是否重新設站。

數(shù)據(jù)采集避免在氣溫變化劇烈、陽光直射、大風、能見度低、雨雪等惡劣氣候條件下進行;宜選擇陰天、無風、日落2小時、日出前、氣候條件穩(wěn)定的時段進行;測距根據(jù)氣候條件修正。

(2)每個測量區(qū)間全站儀自由設站時需要8個控制點，在條件不允許情況下至少應使用6個控制點。測站作業(yè)允許誤差:東坐標0.5 mm;北坐標0.5 mm;高程0.5 mm;方向 1″。

下一區(qū)間設站時，至少要包括4個上一區(qū)間精調中用到的控制點，以保證軌道線形的平順性。全站儀采用后方交會的方法進行設站。

(3)一次測量長度不宜大于70 m，兩站需重合測量不小于8 m，并進行交疊補償。以避免設站精度對平順性分析的影響。若同根軌枕2次測量變化大于2 mm時建議重新設站，或應采用線性、函數(shù)方式進行順接，變化率應小于1/10000。

(4)在采集數(shù)據(jù)中，相應的做好標記，方便以后現(xiàn)場精調作業(yè)。

1.1.4 調整量計算

(1)分析數(shù)據(jù)，檢查是否存在異常數(shù)據(jù)，如數(shù)據(jù)存在異常，應重新測量采集數(shù)據(jù)。

(2)計算調整量。采用軌道幾何狀態(tài)檢測儀配套軟件進行調整量模擬適算，建立相對平順和變化基準點，力求最大的平順，最小的調整量。將軌道各項幾何尺寸全部調整到允許范圍之內，并對軌道線形進行優(yōu)化。

(3)精調基本原則:“先軌向，后軌距”，“先高低，后水平”。

(4)形成調整量表。對計算的調整量進行核對優(yōu)化后形成正式“調整量表”，用于現(xiàn)場精調作業(yè)。

(5)無砟軌道靜態(tài)平順度允許偏差見表1。

1.1.5 現(xiàn)場施工

(1)上道前，需對道尺等機具進行校正。

(2)現(xiàn)場施工時，需對調整量進行現(xiàn)場核實，可使用弦線、道尺核查。不一致時，以現(xiàn)場為準。

(3)現(xiàn)場作業(yè)每次松開扣件不應過長。應注意環(huán)境溫度對無縫線路的影響，避免脹軌等事件發(fā)生。

(4)精調時，宜先調基準軌的軌向和另一軌的高低，再調兩軌的軌距和水平，并隨時用石筆在鋼軌上記錄下軌距和水平情況。

1.1.6 復查

用軌道幾何狀態(tài)檢測儀對精調作業(yè)的效果進行復查，如有個別地段線路仍不滿足要求，重復以上步驟直至滿足要求為止。

表1 平順度允許偏差

2 軌道動態(tài)調整

軌道動態(tài)調整，是在聯(lián)調聯(lián)試期間，根據(jù)軌道動態(tài)檢測情況，對軌道局部缺陷進行整治，對部分區(qū)段的幾何尺寸進行調整，對軌道線性再優(yōu)化，對軌道狀態(tài)和精度的進一步完善和提高，使軌道全面達到動態(tài)驗收標準。

2.1 軌道動態(tài)調整

必須堅持“檢重于調”的理念。要根據(jù)軌檢資料、添乘情況，確定晃車地點。現(xiàn)場必須進行認真檢測，查找問題點、確定調整方案后方可調整。否則不能作業(yè)。

2.2 軌道動態(tài)檢測標準

(1)《客運專線鐵路工程竣工驗收動態(tài)檢查指導意見》的規(guī)定(表2～表5)。

表2 道狀態(tài)幅值評價允許偏差管理值

續(xù)表2

表3 動力學運行安全性(穩(wěn)定性)指標評判標準

表4 動力學運行平穩(wěn)性指標評判標準

表5 長波高低和軌向不平順允許偏差管理值

續(xù)表

(2)《客運專線300～350 km/h軌道不平順管理值審查意見》(科技基[2008]65號)的規(guī)定(表6)。

表6 客運專線300～350 km/h軌道不平順動態(tài)管理值

2.3 軌道區(qū)段不平順精調

軌道區(qū)段不平順是指軌道整體平順性不良，軌道各項幾何參數(shù)均存在不同程度的偏差。以下情況均影響軌道平順:

①軌道質量指數(shù)TQI明顯偏大(3.6及以上)區(qū)段;

②成段連續(xù)多點出現(xiàn)Ⅰ級偏差或多個為超限點疊加;

③軌道檢測波形圖中存在連續(xù)多波不平順區(qū)段;

④動車添乘成區(qū)段連續(xù)晃車。

軌道區(qū)段不平順調整必須采用軌道幾何狀態(tài)檢測儀進行全面測量，根據(jù)測量結果進行系統(tǒng)、全面調整。

2.4 超限點的處理和管理

根據(jù)軌道檢測偏差結果，特別是Ⅲ、Ⅳ級偏差，需要立刻(當天)處理。Ⅱ級偏差應安排計劃，逐步消除。通過削峰填谷方法，及時處理軌道局部不平順，以保證行車安全和提高軌道平順性。

2.5 動態(tài)調整施工

(1)分析動態(tài)檢測數(shù)據(jù)，查找超限點。

(2)采用軌道幾何狀態(tài)測量儀、軌道尺、弦線、塞尺等工具，對超限點進行核對檢查。

(3)現(xiàn)場核對檢查要求。

①首先必須對區(qū)段范圍內的扣件、墊板進行全面檢查，確認無異常后，再開始軌道幾何尺寸檢查。檢測調整方法同軌道靜態(tài)調整方法。

②局部短波不平順應對軌道超限處前后各50 m范圍內進行全面檢查，必要時擴大檢查范圍。

③長波不平順應采用軌道幾何狀態(tài)測量儀(軌道幾何狀態(tài)檢測儀)在波峰或波谷里程前后各150 m范圍內進行測量。

④連續(xù)短波不平順，可以采用軌道幾何狀態(tài)測量儀(軌道幾何狀態(tài)檢測儀)測量，也可采用人工拉弦線的方法進行測量。

3 軌道精調注意事項

(1)軌道精調是一個系統(tǒng)工程，無砟底座、板(或塊)的施工、鋼軌鋪設、扣件安裝，都對精調工作產生影響，決定著精調作業(yè)時間與工作量。在許多情況是靜態(tài)滿足規(guī)范，動態(tài)不滿足，但又找不到問題。這可能是軌道結構、產品制造等因素造成的。

(2)軌道精調是在聯(lián)調聯(lián)試之前，根據(jù)軌道靜態(tài)測量數(shù)據(jù)，對軌道進行的全面、系統(tǒng)的調整，使之滿足高速行車條件。因此，檢測數(shù)據(jù)至關重要，必須真實、可靠。

(3)檢測儀器、工具必須進行校核;測量人員必須培訓，持證上崗;現(xiàn)場測量必須嚴格執(zhí)行有關規(guī)定。

(4)弦線、道尺等傳統(tǒng)的檢查方法、手段與軌道幾何狀態(tài)檢測儀相結合，才能取得軌道精調的最佳效果。在精調施工時，若發(fā)現(xiàn)調整后線性不好，應立刻檢查調整數(shù)據(jù)和現(xiàn)場實際情況。對已調整完成的區(qū)段應重新進行精調作業(yè)。

(5)在軌道精調時，注意變化率的控制，堅決避免軌距、水平正、負交替出現(xiàn)的情況。

(6)在滿足絕對精度的情況下，建立相對平順的理念，力求調整量最小。嚴格控制周期性不平順，特別是軌向和水平。

(7)無砟軌道的彈性基本來源于扣件系統(tǒng)，若實現(xiàn)動態(tài)條件下的平順性，扣件扭力矩必須保持均勻一致。在精調施工前應將扣件系統(tǒng)進行扣壓力檢查，保證扣件系統(tǒng)扣壓力達標。

(8)在精調作業(yè)過程中，尤其應該關注長波的不平順性和超限點的疊加效應。

4 精調過程中常出現(xiàn)的問題及處理方法

(1)軌道靜態(tài)測量數(shù)據(jù)不準確、不真實，在數(shù)據(jù)采集中發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)波動大，重疊偏差大。這個可能是全站儀或軌道幾何狀態(tài)檢測儀偏差造成的。惡劣自然條件可以影響數(shù)據(jù)采集精度。若不是周圍環(huán)境干擾，應檢查儀器是否出現(xiàn)故障。可以關機重啟，重新校準儀器。

(2)每次作業(yè)處、規(guī)律性出現(xiàn)小碎彎。這可能是數(shù)據(jù)采集的搭接長度不夠或每次精調施工時沒對現(xiàn)場情況的核實造成的。數(shù)據(jù)采集搭接，每站搭接10根枕木。區(qū)間軌道應連續(xù)測量，分次測量時，測量搭接長度不應少于20 m。車站道岔應單獨測量，與兩端線路搭接長度不應少于35 m。

(3)靜態(tài)滿足規(guī)范，動態(tài)不滿足，但又找不到問題。這時需要對軌道結構進行檢查。可能是扣壓力不足或軌下其它結構問題。具體問題具體處理。

(4)扣件缺陷。扣件清理不徹底、扣件缺損、扣壓力不足、安裝不正確、不密貼等都會造成動態(tài)檢查超限。

(5)調整方法不當。個別地點調整多次后仍然不滿足要求，或許是操作不當造成的，因此應加強作業(yè)人員的專業(yè)培訓和現(xiàn)場管理制度。

(6)對動態(tài)檢測資料分析不全面、現(xiàn)場查找不準確、調整不到位，是在后期調整中容易出現(xiàn)的問題。對動態(tài)檢測資料分析應結合超限點與波性查看工具、數(shù)據(jù)檢查工具一起，找出特征點。現(xiàn)場擴大查找范圍，調整突出點，削峰填谷。

5 結束語

高速鐵路無砟軌道的精調作業(yè)是一個反反復復、不斷優(yōu)化的過程，在精調作業(yè)前必須要準確找準問題所在，通過最佳的精調方案，不斷優(yōu)化線路的幾何參數(shù)，使線路狀態(tài)到達最佳效果，確保高速列車運行的平穩(wěn)性和舒適度。

[1]TB 10754－2010，J 1150－2011高速鐵路軌道施工質量驗收標準[S]

[2]鐵建設[2007]85號客運專線無砟軌道鐵路工程施工質量驗收暫行標準[S]

[3]鐵建設[2006]189號 客運專線無砟軌道鐵路工程測量技術暫行規(guī)定[S]

[4]TZ 216－2007客運專線無砟軌道鐵路工程施工技術指南[S]

[5]徐小左，劉成龍，楊友濤.基于自由測站的高速鐵路CPⅢ高程控制網建網方法研究[J].鐵道工程學報，2008(9)

[6]盧祖文.客運專線鐵路軌道[M].中國鐵道出版社，2005